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净水技巧 |“不间断供电体系”在通用水务信息核心机房的运用?

时间:2022-07-01 14:10:00 作者:小编 点击:

01 UPS介绍

UPS(Uninterruptible Power System),即不间断供电体系,是一类含有储能装置,以逆变器为首要构成一些的恒压恒频的不间断供电体系。

1.1 UPS根本性能

UPS首要用来给计算机、网络体系或其它电力电子设施供应不间断的电力供给。当市电填写常态时,UPS 将市电稳压后供给给负载应用,这时的UPS就是一台交流市电稳压器,同时它还向体系电池充电;当市电中止( 事故停电 )时, UPS 立刻将电池的电能,通过逆变转换的方式向负载持续供给220V交流电,使负载供养常态工作并庇护负载软、设备不受毁坏。UPS能终究向负载供应高端量的交流电源,到达稳压、稳频、抑止浪涌、尖峰、电噪音、抵偿电压下陷、持久高压等原因烦扰。

1.2 UPS品种

UPS大抵可分成三类:离线式UPS、在线式UPS和在线交互式UPS。

1.1.1离线式UPS

供电体系常态时,市电通过旁路直接向负载供电,唯独在停电时,才通过逆变器将电池能量转换为交流入负载供应电力供给。

离线式UPS的特征:

(1)当市电常态时,离线式UPS对市电没有任意解决而直接流出至负载,因而对市电噪音并且浪涌的抑止本领较差;

(2)存在转换时间;

(3)庇护功能最差;

(4)构造简洁、体积小、重量轻、操控较易、本钱低。

1.1.2 在线式UPS

在线式UPS平时由逆变器流出向负载供电,唯独当UPS产生故障、过载或过烫时才会转为由旁路流出给负载。

在线式UPS的特征:

(1)流出的电力经过UPS的解决,流出电源质量最高;

(2)无转换时间;

(3)构造高难,本钱很高;

(4)庇护功能最佳,对市电噪音并且浪涌的抑止本领最强。

1.1.3 在线交互式UPS

在线交互式UPS平时由旁路经变压器流出给负载,逆变器这时做为充电器。当断电时逆变器则将电池能量转换为交流电流出给负载。

在线交互式UPS的特征:

(1)具双向性转换器设计,UPS电池回充时间较短;

(2)存在转换时间;

(3)操控构造高难,本钱很高;

(4)庇护功能介于在线式与离线式UPS之间,对市电噪音和浪涌的抑止本领较差。

02 信息核心机房UPS体系设计准则及目的

2.1 设计准则

通用水务信息核心机房不间断供电体系是机房的要害根基设备,设计时应十足参考机房的扩展空间。信息核心的一切营运负载几乎全是通过UPS电源来供电的,设计时应保证UPS以安全、经济、高效的形式运作,并具有养护应用便利、易于扩展等性能。

因而,设计时应注重下列准则:

(1)技巧超前性:选用国际最超前的专业厂家产品 ;

(2)体系高牢靠性:体系的设备和软件均采取技巧成熟的产品 ;

(3)体系运作治理便利:软件体系中文化,操控便利 ;

(4)养护便利:模块化构造,并具有顾问自诊疗性能;

(5)体系可扩展功能强:模块化构造有利于扩容与扩展;

(6)技巧追随本领强:承建单位技巧实力强,服务完美 ;

(7)出资少:体系选型拥有高功能价钱比 ;

(8)建造时间短:在较短的时间内完结体系的装载调试 。

2.2 设计目的

昆明通用水务自来水有限企业信息核心机房UPS体系,担当着信息核心机房的供电任务,故必需采取拥有高度容错性能的冗余式供电计划,以保证不管是在市电电网出故障时或是在某台UPS 电源产生故障时,还是在进行平常养护、修理操控时,或因故导致保险丝销毁/断路器开关跳闸时,设施均能由UPS 来供电;也就是说,在这类UPS供电体系的运作中,纵然碰到某类部件偶尔产生故障时,全部UPS 供电体系必需仍能常态工作。

03 UPS体系配置计划

现在市场上的UPS体系最常用含盖:(1)单台体系;(2)串联冗余体系;(3)并联冗余体系;(4)散布式冗余体系;(5)双总线体系。采取何种配置计划,应详细结合公司客户需要、UPS供电目标特征、牢靠性、经济性和占用场地等多方面原因综合参考,科学选取合适公司信息核心机房需要的配置计划。

3.1 单台体系配置特征

单台体系又称N体系,N体系指与要害负载计划容量相等的单台UPS模块或一组并联UPS模块产生的体系。其体系配置图1所示。其好处是:设备配置本钱昂贵,工作效益高;可进行并机扩展增容(并联多达8个额定值相近的UPS模块)。

但单台体系存在的问题也很凸显,其首要毛病为:

(1)可用性有限,由于假设UPS模块显现故障,负载将转换到旁路供电,进而处于无庇护电

源下;

(2)在UPS、电池或下游设施养护时期,负载处于无庇护电源下(往往,这类状况每年起码会产生一次,况且通常会连续2~4小时);

(3)缺少冗余,限定了在UPS产生故障时对负载的庇护本领;

(4)存在多个单故障点,这标志着体系的牢靠性由其最薄弱的环节决议。


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图1 单台体系配置

3.2 串联冗余体系

串联冗余设计概念既不须要并联总线,也不需要模块的容量必需相近,乃至不需要模块来自同一个生产商。在该配置中,常态状况下由一个首要的或“主”UPS模块为负载供电。同时,一个“串联”的或“辅助”的UPS模块为“主”UPS模块的静态旁路供电。该配置需要“主”UPS模块的静态旁路拥有单独的填写电路。这类方法能够在保留现有UPS的状况下,对无冗余配置进行裁减,以获取绝对水平的冗余。图2为串联冗余UPS配置。

串联冗余体系好处:能够将不同生产商或不同类型的产品混合应用;具有绝对容错性能;针对双模块体系(1+1)而言,相对照较经济。其毛病首要有:

(1)依托于主模块静态旁路能否能从冗余模块准确接收瞬变负载;

(2)假设电流超越逆变器容量,则需要两个UPS的静态旁路都必需能常态运作;

(3)主UPS转换到旁路时,辅UPS必需可以解决忽然的负载改变。

(4)开关装置及有关操控部件不单高难,况且低廉;

(5)因为为持续电源不间断而设置的“辅助”UPS工作在空载状况下,因此经营本钱提升了;

(6)“主”、“辅”双模块体系起码须要一个电路断电器(成为辅模块的养护旁路),以便在市电与成为旁路电源的另一个UPS之间进行选取。这比只含盖一条公共负载总线的体系要高难;

(7)每个体系一条负载总线,因此存在单故障点。


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图2 串联冗余体系配置

3.3 并联冗余体系

在并联冗余配置计划中,多个并联的容量相近的UPS模块共用一条流出总线。并联冗余体系需要采取的UPS模块必需完全相近。在常态运作前提下,体系中的UPS模块匀称摊派要害负载容量。假设并联总线上某个模块因内部故障而停机或须要养护,则其它UPS模块将立刻担当起故障模块的负载。因为有了此性能,因而能够从总线中拿下任何一个模块进行维修,而无需将要害负载直接连通到无庇护的市电上。

其首要好处有:因为配有冗余模块,故牢靠性要高过单台配置;可依据电力需要的增长进行扩展,在同一装置中能够同时配置多个单元模块;构造简洁,设备本钱昂贵。

其首要毛病有:

(1)在UPS、电池或下游设施养护时期,负载处于无庇护电源下(往往,这类状况每年起码会产生一次,况且通常会连续2—4小时);

(2)因为逐个UPS设施的借用率均低过100%,因而经营效益过低;

(3)并机台数增加时,大多数生产商都须要外部静态开关,不然体系转旁路时,负载将分派不均,波动范畴高达15%。这不单加大了设施的本钱,还使体系高难化;

(4)体系须要单独设置一个公共的外部修理旁路。


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图3 并联冗余(N+1)UPS配置

3.4 散布式冗余体系

体系以三个或更多个UPS模块及独立的填写和流出电路为根基。独立的流出总线通过多个PDU和STS与要害负载贯串。体系配置见图3。该设计的最大缺点便是采取了静态转换开关。这类设施不单非常高难,况且存在部分不能估计的故障形式,此中最糟糕的莫过于它也许会引发两条填写路线短路。这时,因为STS导致两个UPS同时与负载接通,STS便变成了单路径故障点。SIS的故障会涉及到上游,从而牵连全部体系的运作。同时散布式冗余系还存在构造高难,设施台套多,养护工作量大,本钱昂扬等毛病。


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图4 散布式UPS体系部署

3.5 双总线体系冗余

体系采取两条独立的供电路线,无单故障点,容错性极强。该配置为从电力通道到要害负载的一切路线供应了全方位的冗余;在2(N+1)设计中,纵然在同步养护流程中,也仍存在UPS冗余;无需将负载转换到旁路形式(负载将处于无庇护电源下),便可对UPS模块、开关装置和其余配电设施进行养护;各模块负荷匀称分派,分派联系清晰。体系构造如图5所示。

双总线体系首要毛病是:冗余组件数目多,本钱极高;因为未到达满负荷工作状况,UPS效益低落;双总线体系须要对冗余组件进行分隔摆放,占用房间较多。


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图5 双总线体系UPS配置

3.6 配置计划选取

综合参考后终极选取在线式并联冗余UPS体系配置计划,以进一步提升牢靠性。该计划选用超前的整流技巧,拥有牢靠性高、可用性高,易于养护、治理、扩容等特征,单机容量为40KVA,在线冗余备份UPS供电体系,对填写、流出电压进行解决,带流出隔离变压器,填写电压谐波<5%,完全满足核心机房供电目标需要;计划预算出资合理,性价比高;场地占用较少,在现有机房上稍加变革便可满足占地需要。

体系用美国EMERSON企业UL33-0400L 40KVA UPS两台并机,配置60只100AH冠军电池。60只电池需装载在2个电池柜;每柜装满电池后重量为1000Kg,2个电池柜总重量为2吨,UPS主机装载寄存于办公楼二楼,参考在该楼层的装载位子做构造重量均分体系,电池装载寄存于在一楼电池间。

04 Emerson UPS 产品特征

Emerson iTrust UL33系列UPS体系是连通在填写电源和负载之间,为首要负载供应不受电网烦扰、稳压、稳频的电力供给的电源设施,在市电掉电后,UPS可持续给负载供应一段时间的供电。UL33系列UPS采取高频双变换构造和超前的全数字操控技巧,带流出隔离变压器,能供应安稳、清洁、不间断的电源,并具有齐备的网络治理性能。

Emerson iTrust UL33系列UPS体系采取第四代绝缘栅双极型晶体管(IGBT)功率物件和多重庇护技巧,牢靠性高。采取超前的双DSP全数字技巧,整机不需任意可调电阻,抗烦扰本领强,无老化漂移问题。应用超前的分散式直接并联技巧确保了在线扩容和体系冗余。瞬时值数字均流技巧明显减低并机体系环流(<1A),电流不平衡度<1%。采取高裕量的功率物件,加强电网的顺应本领。体系采取业内独有的UPS防雷技巧,内置D级防雷。

体系的填写特征优秀,拥有超宽填写电压范畴(-45%~+15%),可顺应卑劣电网前提;宽频率填写范畴(50Hz±10%),确保了发电机供电时UPS安稳运作;超前的六管IGBT高频整流技巧,无须附带外界设施,填写功率因数可到达0.99以上;运用瞬时值波形操控技巧,大幅减低填写电流谐波(iTHD<3%);应用低直流母线纹波,延续了电池寿命。

体系流出特征优秀,其逆变器采取高精度矢量操控技巧,流出电压稳压精度高,动态呼应快,且畸变率低;逆变用具有带100%不平衡负载的本领,抗过载及抗撞击本领优秀;流出采取⊿/Z0隔离变压器,可有效抑止流出电压的三次谐波畸变。

体系采取自动化电池治理,可依据电池放电曲线智能调整放电终结电压,以免固定设置造成的电池过量放电;采取基于热度抵偿的自动化充放电电池治理,大幅延续电池应用寿命50%以上;可定时智能进行电池自检,保证电池牢靠工作,拥有电池放电预告警和智能安全关机性能,并能准确预判电池的后备时间;体系采取全智能的电池治理,减小了养护工作量。

体系本机监控治理手段齐备,采取首创的自顺应UPS并机层通讯,无需任意附带设施,能够通过任何一台UPS监测并机UPS体系数据;追随RS232、RS485、SNMP、MODEM多种后台通讯方法。

体系具有超强的网络治理性能,超前的SNMP卡及其有关软件,兼容10M/100M以太网,追随SNMP、HTTP、TFTP、TELNET、TTYP等协定,监控软件具有电源事情记载和解析性能,矫捷多样的组网计划,可实行在Internet/Intranet上的近程监控;通过网络能够同时监控高达6万多台UPS,追随广域网处理计划。

UPS体系具有自诊疗、自庇护性能,能够实行智能声光报警、E-mail和BP机报警,其人机界面友好,便于操控和养护;操控简洁,具有“一键开机”性能;追随近程、智能开机,可实行无人值守。

05 完毕语

昆明通用水务自来水企业信息核心机房采取在线式并联冗余UPS体系,选用的美国EMERSON企业UL33-0400L UPS,牢靠性高,功能超前,可实行自动化监控治理,养护便利,极大提升了信息核心设施运作的牢靠性与安全性。自该体系建成至今连续安稳运作近3000个工作日,已达体系设计目的,为企业安全高效制造,实行公司数据化治理和“聪慧水务”供应了有力保证。

来历:本文为云南省会镇供水协会供稿,封面配图来自摄图网

作家:昆明通用水务 蔡兆怡

排版:西贝

校对:黎翔

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